Спосіб детектування металевого предмета за зміною електромагнітного поля

Спосіб детектування металевого предмета за зміною електромагнітного поля при внесенні предмета в простір між двома плитами металодетектора, які містять випромінювальні та приймальні котушки, що включає створення електромагнітного поля, одержання сигналів від двох вимірювальних каналів, працюючих зустрічно, та розташованих у плитах метал од ете кто pa, визначення величини порога спрацьовування за величиною зміни сигналу при розміщенні еталонного зразка в центрі між плитами метал од ете кто pa, пошук металевого предмета в просторі між плитами метал од ете кто pa, який відрізняється тим, що при визначенні величини порога спрацьовування величини сигналів двох зустрічно працюючих каналів зрівнюють за еталонним зразком, розміщеним у центрі між плитами метал о детектора, потім еталонний зразок розміщують в точках, що знаходяться на різних відстанях від центра вздовж горизонтальної осі між плитами металодетектора, і в цих точках вимірюють величини сигналів, визначають відношення величин сигналів для двох каналів, працюючих зустрічно, та коефіцієнт корекції порога спрацьовування, як відношення величини більшого сигналу до величини порога спрацьовування, а для пошуку металевого предмета вимірюють величини сигналів кожного з двох каналів, за більшою величиною сигналу визначають справа або зліва від центра розміщений металевий предмет, обчислюють відношення сигналів, за величиною цього відношення, використовуючи вищезгадані значення коефіцієнта корекції порога спрацьовування, для сигналу, що має більшу величину, визначають скоректований поріг спрацьовування, який залежить від місця розташування металевого предмета в контрольованому просторі, як добуток величини порога спрацьовування на коефіцієнт корекції порога спрацьовування, і, якщо величина сигналу перевищує скоректоване значення порога спрацьовування, роблять висновок про присутність в просторі, що контролюється, металевого предмета, розміри якого перевищують розміри еталонного зразка (О со Ю ю Винахід належить до техніки виявлення металевих предметів і може бути застосований на контрольно-пропускних пунктах для виявлення схованих металевих предметів, які намагаються пронести крізь прохідну арку ВІДОМІ способи детектування металевих предметів, які реалізовані при роботі металодетекторів арочного типа, наприклад "GARRETT" (СІЛА), "RANGER" (США), "METOREX" (ФІНЛЯНДІЯ) Металодетектори, за допомогою яких реалізуються ВІДОМІ способи містять вимірювальні плити, балку, що скріплює їх, мікроконтролер та програмне забезпечення Недоліком відомих способів є нелінійність перетворення аналоговою частиною зміни електромагнітного поля при внесенні в контрольований простір електропровідного металу Найближчим аналогом винаходу є спосіб детектування металевого предмета, який реалізовано при роботі датчика селективного металодетектора, що описаний в авторському СВІДОЦТВІ СРСР №1340382, МПК G01Y3/11, заявка №4063110\25, опублікована 27 01 2000 р Відомий спосіб детектування металевого предмета за зміною електромагнітного поля при внесенні предмета в простір між двома плитами метал од ете кто pa, що містять випромінювальні та приймальні котушки, включає створення електромагнітного поля, одержання сигналів від двох вимірювальних каналів, працюючих зустрічне, та розташованих у плитах метал од ете кто pa, визначення величини порогу спрацьовування за величиною зміни сигналу при розміщенні еталонного 55362 зразка в центрі між плитами метал од ете кто pa Втому випадку, коли при виявленні металевого предмета величина зміни сигналу, одержаного від вимірювального каналу перевищує значення порогу спрацьовування, роблять висновок про присутність у контрольованому просторі металевого предмета Недоліком відомих способів детектування металевих предметів за зміною електромагнітного поля є нелінійна залежність зміни електромагнітного поля при внесенні металевого предмета від місця розташування предмета всередині арки Це призводить до того, що реакція електричної схеми метал од ете кто ра на предмети, розташовані поблизу вимірювальних панелей, має значно вищі значення, ніж на ті самі предмети, розташовані в центрі арки Різниця рівнів сигналів може досягати 20 разів Таким чином імовірність спрацьовування на порівняно невеликий предмет, наприклад ключ до дверей, розташований поблизу вимірювальної панелі, така ж що і на предмет у 20 разів більший, наприклад пістолет, який намагаються пронести в центрі прохідних воріт При виявленні металевих предметів з використанням порогу спрацьовування це є суттєвим недоліком тому, що є імовірність хибних спрацьовувань метал од ете кто ра Під хибними спрацьовуваннями слід розуміти спрацьовування на предмети розміри яких менші ніж розміри еталонного зразка Як буде показано далі, при визначенні порогу спрацьовування, який залежить від місця розташування предмета в контрольованому просторі (в арці прохідних воріт), імовірність хибних спрацьовувань метал од ете кто ра зменшується Технічна задача полягає у створенні способа детектування металевого предмета за зміною електромагнітного поля, який дозволив би зменшити можливість хибних спрацьовувань металодетектора при виявленні металевих предметів Технічний результат полягає у зменшенні неЛІНІЙНОСТІ перетворювання змін електромагнітного поля в електричний сигнал при внесенні в контрольований простір між плитами метал од ете кто ра металевого предмета Вказана технічна задача та технічний результат досягаються завдяки тому, що у способі детектування металевого предмета за зміною електромагнітного поля при внесенні предмета в простір між двома плитами метал од ете кто ра, які містять випромінювальні та приймальні котушки, що включає створення електромагнітного поля, одержання сигналів від двох вимірювальних каналів, працюючих зустрічно, та розташованих у плитах металодетектора, визначення величини порогу спрацьовування за величиною зміни сигналу при розміщенні еталонного зразка між плитами металодетектора, згідно з винаходом, при визначенні величини порогу спрацьовування, величини сигналів у двох зустрічно працюючих каналів зрівнюють за еталонним зразком, розміщеним у центрі між плитами метал од ете кто ра, потім еталонний зразок розміщують в точках, що знаходяться на різних відстанях від центра вздовж горизонтальної осі між плитами метал од ете кто ра, і в цих точках вимірюють величини сигналів, визначають відношення величин сигналів для двох каналів, працю ючих зустрічно, та коефіцієнт корекції порогу спрацьовування, як відношення величини більшого сигналу до величини порогу спрацьовування, а для пошуку металевого предмета вимірюють величини сигналів у кожного з двох каналів, за більшою величиною сигналу визначають справа або зліва від центра розміщений металевий предмет, обчислюють відношення сигналів, за величиною цього відношення, використовуючи вищезгадані значення коефіцієнта корекції порогу спрацьовування, для сигналу, що має більшу величину, визначають скоректований поріг спрацьовування, який залежить від місця розташування металевого предмета в контрольованому просторі, як добуток величини порогу спрацьовування на коефіцієнт корекції порогу спрацьовування, і, якщо величина сигналу перевищує скоректоване значення порогу спрацьовування, роблять висновок про присутність в просторі, що контролюється, металевого предмета, розміри якого перевищують розміри еталонного зразка Таким чином, при визначенні порогу спрацьовування, який залежить від місця розташування предмета в арці прохідних воріт, імовірність хібних спрацьовувань метал од ете кто ра зменшується Винахід пояснюється кресленнями, де На фіг 1 - зображено металодетектор, за допомогою якого реалізують спосіб, вид спереду та збоку, На фіг 2 - представлена блок-схема металодетектора, На фіг 3 - графік залежності амплітуди сигналу вимірювального каналу від місця розташування еталонного зразка, На фіг 4 - представлений графік залежності відношення величин сигналів, одержаних від двох зустрічне працюючих каналів, від відстані, на якій розміщений еталонний зразок Металодетектор АМД-70, за допомогою якого реалізують заявлений спосіб, виконаний у вигляді арки прохідних воріт, яка містить балку з електронним блоком 1 та вимірювальні плити 2 з випромінювальними 3 та приймальними 4 котушками В середині балки, що скріплює дві вимірювальні плити, розміщений електронний блок Електронний блок містить генератор 5, підсилювач 6 та мікроконтролер 7 Вимірювальна плита містить одну випромінювальну та чотири пари приймальних котушок Генератор по черзі підключається до однієї з випромінювальних котушок, розташованих в правій та в ЛІВІЙ плитах Синусоїдальний сигнал з частотою 3 бкГц випромінює котушка, яка підключена до генератора та формує електромагнітне поле в середині арки Зміну електромагнітного поля приймають дві приймальні котушки, розташовані на протилежному боці від генераторної (випромінювальної) котушки Диференціальний підсилювач підсилює різницю сигналів, одержаних від двох приймальних котушок, яка потім аналізується мікроконтролером Диференціальний підсилювач, підключений до двох приймальних котушок та мікроконтролера є вимірювальним каналом Металодетектор містить один мікроконтролер і ВІСІМ вимірювальних каналів При цьому, по два вимірювальних канала підключені до своєї пари 55362 приймальних котушок, розташованих в протилежних плитах таким чином, що вони працюють зустрічне і утворюють вимірювальну смугу Мікроконтролер обробляє сигнали від вісьмох вимірювальних каналів і видає команду про спрацювання ( детектування металу) на пристрій індикації, керувальний пристрій та звуковий сигнал Таким чином в арці прохідних воріт формують електромагнітне поле, яке змінюється при внесенні в нього металевого предмета Зміни електромагнітного поля одночасно фіксує в кожній вимірювальній смузі пара підсилювачів, які підключені до своєї пари приймальних котушок При переміщенні металевого предмета в просторі із сформованим електромагнітним полем в останньому виникають зміни, пов'язані з втратами електричної енергії в електропровідному матеріалі Зміни сигналу від кожного вимірювального каналу фіксує мікроконтролер Абсолютну величину відхилення від усталеного значення - амплітуду сигналу (А) обчислюють як різницю між постійним значенням та значенням у вимірювальному каналі в поточний момент часу Величина відхилення залежить від розміру металевого предмета та його місця розташування в контрольованому просторі в середині прохідних воріт Поблизу вимірювальної плити амплітуда сигналу від вимірювального каналу має більше значення в порівнянні із значеннями, одержаними в центрі арки (при наявності в контрольованому просторі металевого предмета) Після створення електромагнітного поля, спосіб реалізують слідуючим чином Під час настройки метал од ете кто pa величини вихідних сигналів правого та лівого каналів, які працюють зустрічне зрівнюють числовими методами за еталонним зразком Зрівняння полягає в тому, що при розташуванні еталонного зразка в центрі вимірювальної смуги обидва сигнала від вимірювальних каналів рівні за амплітудою і дорівнюють порогу спрацьовування А л X К 3 р л ~ Ап X К 3 р п ~ І 'пор ~ ~ 2 3 7 x 0 , 9 7 = 1 8 0 x 1 , 3 = 230, де ППОр - величини порогу спрацьовування, (мВ), А л - амплітуда сигналу від лівого каналу (мВ), Ап - амплітуда сигналу від правого каналу (мВ), Кзрл - коефіцієнт зрівняння ампітуди лівого каналу (мВ), Кзр п - коефіцієнт зрівняння амплітуди правого каналу (мВ) Використовували еталонний зразок, виконаний у вигляді циліндра із сталіЗ Діаметр циліндра 40мм, висота - 40мм Спочатку, як було показано вище, еталонний зразок розміщують в центрі між плитами металодетектора (в центрі вимірювальної смуги) Потім його розміщують на різних відстанях від центра вздовж горизонтальної осі Ширина проходу між плитами метал од ете кто pa дорівнювала 750мм, а висота проходу - 2000мм В цих точках (див таблицю) визначають відношення величин сигналів для двох каналів, працюючих зустрічне, При цьому беруть відношення величини меншого сигналу до більшого Після цього визначають коефіцієнт корекції порогу спрацьовування, як відношення величини більшого сигналу до величини порогу спрацьовування В нашому випадку він дорівнював 230мВ При розміщенні еталонного зразка, виконаного у вигляді суцільнометалевого циліндра, між плитами метал од ете кто pa на відстані 200мм від центра відношення величин сигналів дорівнювало Щ4мВ 795,8м В а коефіцієнт порогу спрацьовування 795,8 Ккор пор = 3,46 230 Таким же чином визначають відношення величин сигналів, коефіцієнтів корекції порогу спрацьовування на відстанях 50, 150, 350мм від центра метал од ете кто ра до еталонного зразка Всі ЦІ дані заносять в таблицю Вони необхідні для дальшого використовування в процесі виявлення металевого предмета Величина відношення сигналів залежить від місця розташування металевого предмета (еталонного зразка) в контрольованому просторі (між плитами метал од ете кто ра) Ця залежність може бути представлена у вигляді графіка (див Фіг 4) За допомогою цього графіка можна визначити величину відношення сигналів у будь-якій точці контрольованого простору Ця залежність однакова як для лівого так і для правого боку, тому для розрахунків можна використовувати тільки один графік Квідн не залежить ні від маси, ні від типу металу Після настройки метал о детектора за еталонним зразком, для виявлення металевого предмета, вимірюють величини сигналів у кожного з двох каналів, працюючих зустрічне Визначають місце розташування металевого предмета (справа або зліва) Для цього порівнюють величини двох сигналів і визначають більшу, яка належить правому або лівому боку вимірювальної смуги Ал X К 3 р л ** А п X К 3 р п 310х0,97>35х1,3 Обчислюють відношення величин сигналів г^відн ~ Ап X К 3 р п ' А л X К 3 р л ~ 0,15 = 3 5 x 1 , 3 / 3 1 0 x 0 , 9 7 За величиною одержаного відношення, користуючись експериментальною таблицею, що повязує місце розташування металевого предмета в контрольованому просторі, величину відношення сигналів і коефіцієнт порогу спрацьовування, визначають скоректований поріг спрацьовування І Іпор X ККор пор 796 = 230 х 3,46 (мВ) Порівнюють величину більшого сигналу 310 х 0,97 (мВ) з величиною скоректованого порогу спрацьовування 796 (мВ), 310 х 0,97 104x1,3 В даному випадку поріг визначають для лівого боку смуги детектування Обчислюють відношення величин сигналів (меншого до більшого) Квідн ~ А п X К 3 р п ' А ~ 0,15= л Таблиця X К3р л 1 0 4 x 1 , 3 / 9 3 0 x 0 , 9 7 За величиною одержаного відношення, користуючись таблицею, визначають коефіцієнт корекції порогу спрацьовування Згідно з таблицею він дорівнює 3,46 Після ЦЬОГО обчислюють значення скоректованого порогу спрацьовування для відстані 200мм від центра проходу до металевого предмета І 'пор скор ~ I 'пор X К К ор пор ~ 796 = 230 х 3,46 (мВ) Таким чином одержуємо значення скоректованого порогу спрацьовування для конкретного місця розташування предмета у вимірювальній смузі Порівнюють величину скоректованого порогу спрацьовування з максимальним значенням величини сигналу у вимірювальній смузі якщо Ал х К з р л Ппорскор, то детектування є, поріг перевищений В даному випадку 930 х 0,97 > 796, детектування є, тобто виявлений металевий предмет, розміри якого перевищують розміри еталонного зразка Заявлений спосіб виявлення металевих предметів може знайти широке застосування на контрольно-пропускних пунктах, наприклад при селективному виявленні металевих предметів Амплітуда сигналу 70 0 Фіг. 4 55362 Підписано до друку 03 04 2003 р 10 Тираж 39 прим ТОВ "Міжнародний науковий комітет" вул Артема, 77, м Київ, 04050, Україна (044)236-47-24